Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия:

В. П. Тарасов, профессор, заведующий кафедрой цветных металлов и золота
А. В. Кутепов, ведущий инженер Центра инжиниринга промышленных технологий
О. В. Хохлова, инженер кафедры цветных металлов и золота, эл. почта: hohlova.oksana.v@gmail.com
А. В. Рябова, магистрант кафедры цветных металлов и золота

Большое научное и практическое значение для изготовления магнитотвердых материалов и производства постоянных магнитов имеют сплавы систем R – Fe – B (где R — редкоземельные металлы Nd, Рr) с основной фазой R₂Fe₁₄B. Исследованию данных сплавов и различных методов достижения их высококоэрцитивного состояния посвящено большое число работ. Основным недостатком магнитотвердых материалов (МТМ) системы Nd – Fe – B является их низкая температурная стабильность. Температурный коэффициент индукции этих материалов составляет примерно –0,1 %/ ^оС. Известно, что в магнитотвердых материалах системы Nd – Fe – B путем легирования тяжелыми редкоземельными металлами (ТРЗМ) и кобальтом можно изменять температурный коэффициент индукции от –0,1 до +0,1 %/ ^оС. К сожалению, легирование как ТРЗМ, так и кобальтом приводит к уменьшению остаточной индукции (B_R) магнита. В связи с этим актуальным представляется выбирать такие легирующие элементы, которые позволяли бы повышать B_R материала без ухудшения его температурной стабильности либо заменять неодим на празеодим в МТМ Nd – Fe(Со) – B для улучшения его низкотемпературных характеристик. В работе было показано, что замена Nd на Pr не только уменьшает количество вредных борсодержащих фаз, но и может привести к их полному исчезновению. Однако остаются другие фазы, в значительной степени влияющие как на магнитные свойства материала, так и на параметры процесса его изготовления. В данной работе было исследовано влияние оксидов Pr₆О₁₁ и Tb₄O₇ на магнитные параметры магнитотвердых материалов Pr₁₅В_7,2Fe в диапазоне концентраций до 2,2 % (мас.) Pr₆О₁₁ и 0,8 % (мас.) Tb4O7. Установлено, что в процессе спекания МТМ Pr – Fe – B, содержащего оксид Pr₆O₁₁, происходит взаимодействие оксида с высокопразеодимовыми фазами, формирующими доменную стенку, с их разрушением и образованием оксида Pr₂O₃. В результате доменная стенка ослабляется, и коэрцитивная сила по намагниченности HC I падает на 12 % (при 2,2 % Pr₆O₁₁). Показано, что при введении в МТМ Pr – Fe – B оксида Tb₄O₇ частицы оксида располагаются по границам зерна основной магнитной фазы Pr₂Fe₁₄B, укрепляя их. В результате происходит увеличение коэрцитивной силы по намагниченности H_C^I на 18 % (при 0,8 % Tb₄O₇).

Работа выполнена в рамках договора между Национальным исследовательским технологи ческим университетом «МИСиС» и ОАО НПО «Магнетон» (Москва, Россия) № 1/2015 от 28.07.2015 г., реализуемого при финансовой поддержке по постановлению Правительства РФ № 218 от 09.04.2010 г.

1. Wei L., Long J., Dewen W., Tianduo S., Jinghan Z. Rareearth-transition-metal-boron permanent magnets with smaller temperature coefficients // J. of Less-Common Metals. 1986. Vol. 126. P. 95–100.
2. Каблов Е. Н., Петраков А. Ф., Пискорский В. П. Магниты Nd – Fe – В c высокой температурной стабильностью // 13-я Международная конференция по постоянным магнитам : тез. докл. — Суздаль, 2000. С. 64.
3. Тарасов В. П., Игнатов А. С. Исследование и выбор наиболее эффективных легирующих добавок для повышения магнитных характеристик магнитотвердых материалов Nd – Fe – B // Цветные металлы. 2015. № 3. С. 24–26.
4. Мельников С. А., Пискорский В. П., Беляев И. В. и др. Температурные зависимости магнитных свойств спеченных сплавов Nd – Fe – В, легированных сплавами РЗМ с переходными металлами // Перспективные материалы. 2011. № 11. С. 201–207.
5. Maikov V. V., Ermakov A. E. еt al. The effects of mechanical grinding on the structural and magnetic properties of Dy₂Fe₁₄B_1–xC_x alloys // JMMM. 1995. Vol. 151. P. 167–172.
6. Каблов Е. Н., Петраков А. Ф., Пискорский В. П. и др. Влияние празеодима на магнитные свойства и фазовый состав материала системы Nd – Pr – Dy – Fe – Со – В // Металловедение и термообработка металлов. 2005. № 6. С. 12–16.
7. Cornejo D. R., Peixoto T. R. F., Reboh S. First-orderreversal-curve analysis of Pr – Fe – B-based nanocomposites // J. of Magne tism and Magnetic Materials. 2010. Vol. 322, No. 7. P. 827–831.
8. Shield J. E., Liu Y., Marr R., Chen Z., Ma B. M. The effect of transition metal additions on the microstructure and properties of nanocomposite Pr – Fe – B permanent magnets // IEEE Transactions on Magnetics. 2004. Vol. 40, No. 4. P. 2901–2903.
9. Каблов Е. Н., Пискорский В. П., Бурханов Г. С. и др. Термостабильные кольцевые магниты с радиальной текстурой на основе Nd(Pr) – Dy – Fe – Co – B // Физика и химия обработки материалов. 2011. № 3. С. 43–47.
10. Каблов Е. Н., Оспенникова О. Г., Пискорский В. П. и др. Фазовый состав спеченных материалов системы Рr – Dy – Fe – Со – В // Авиационные материалы и технологии. 2015. № 52 (39). C. 5–10.
11. Valiev R. Z. Structure and mechanical properties of ultrafinegrained metals // Mat. Sci. Eng. 1997. Vol. 59. P. 234–236.
12. Benabderrahmane С., Berteaud P. Nd₂Fe₁₄B and Pr₂Fe₁₄B magnets characterisation and modelling for cryogenic permanent magnet undulator applications // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 2012. Vol. 669. P. 1–6.
13. Kim A. S. Effect of oxygen on magnetic properties of Nd – Fe – B magnets // J. Appl. Phys. 2012. Vol. 64, No. 8. P. 3571–3573.
14. Kaihong D., Hogzhu X. Nd – Fe – B magnets by low oxygen process // Proceeding of the 21^st International workshop on Rare-Earth magnets and Their Applications. — Bled, 2010. P. 183–186.
15. Wil F. et al. Development of sintered NdFeB magnets are the highest quality // Proc. of the 22^nd Int. Workshop on Rare Earth Magnets & Their Applications. — Nagasaki, Japan, 2012. P. 421–425.
16. Ding K. et al. High-energy and high-coercivity sintered NdFeB magnets are produced by oxygen-free technology // Proc. of the 22^nd Int. Workshop on Rare Earth Magnets & Their Applications. — Nagasaki, Japan, 2012. P. 183–186.
17. Cui X., Cheng X. N. Effect of Dy₂O₃ intergranular addition on thermal stability and corrosion resistance of Nd – Fe – B magnets // Intermetallics. 2014. Vol. 55. P. 118–122.
18. Skulj I., Douvalis A. P., Harris I. R. Characterisation of oxidation products of modified Nd – Fe – B type magnets // J. of Alloys and Compounds. 2006. Vol. 407, No. 1. P. 304–313.